机械手系统的控制方法和机械手系统的制作方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及机械手系统的控制方法和机械手系统。
【背景技术】
[0002]以往，公知有具有处置器具和操作输入装置的医疗用的机械手系统，其中，处置器具具有前端执行器和关节部，操作输入装置由手术人员进行手动操作(例如，参照专利文献I至3。)。手术人员通过使用手边的操作输入装置对关节部进行操作，能够对体内的前端执行器进行远程操作。专利文献I的操作输入装置具有主臂，该主臂具有与关节部的关节结构相似的关节结构。专利文献2、3的操作输入装置具有操纵杆式或键式的操作部件。
[0003]现有技术文献
[0004]专利文献
[0005]专利文献1:日本特许第5011060号公报
[0006]专利文献2:日本特开2009-101077号公报
[0007]专利文献3:日本特开平10-262900号公报
【发明内容】
[0008]发明要解决的课题
[0009]然而，在从基端侧依次具有能够绕处置器具的长度轴旋转的旋转关节和能够在与所述长度轴交叉的方向上弯曲的弯曲关节的处置器具中，根据旋转关节的姿势，有时无法仅通过弯曲关节的动作而直接使前端执行器向所期望的方向移动。
[0010]在这种情况下，在专利文献I的操作输入装置中，需要组合旋转关节和弯曲关节两者使其动作，手术人员必须计算这些关节的动作方向和动作量。这种作业具有非常繁杂并且要求熟练性的问题。并且，如果使用与处置器具呈相似结构的操作输入装置来使多个关节同时动作，则主臂的动作量变大，具有难以实现操作输入装置的小型化的问题。
[0011]另一方面，专利文献2、3的操作输入装置适合于小型化。然而，伴随着旋转关节的旋转，显示器上显示的处置器具的弯曲关节的弯曲方向和手边的操作部件的输入方向的对应关系会变化。其结果为，失去了与输入输出的方向相关的一致性，操作者无法得到操作部件在操作方向上的反馈，因此具有无法直观地对前端执行器进行操作的问题。
[0012]本发明是鉴于上述的情况而完成的，其目的在于，在具备从基端侧依次具有旋转关节和弯曲关节的机械手的机械手系统中，提供仅以简单的操作在任意的方向上都能直观地对前端执行器进行操作并且能够使操作输入装置小型化的机械手系统的控制方法和机械手系统。
[0013]用于解决课题的手段
[0014]为了达成上述目的，本发明提供以下的手段。
[0015]本发明的第一方式是一种机械手系统的控制方法，其中，所述机械手系统具有:机械手，其从前端侧依次具有前端执行器和关节部；以及操作输入装置，其能够输入所述前端执行器的移动方向，所述关节部具有:第一关节，其能够绕沿着所述前端执行器和所述关节部的排列方向的第一轴摆动；以及第二关节，其位于比该第一关节靠前端侧的位置，能够绕与所述第一轴垂直的第二轴摆动，所述操作输入装置具有能够由操作者进行操作的操作部件，通过对该操作部件进行操作来输入所述移动方向，该机械手系统的控制方法包含如下步骤:接收步骤，从所述操作输入装置接收所述移动方向；旋转步骤，根据在该接收步骤中接收到的所述移动方向使所述第一关节动作;弯曲步骤，在该旋转步骤之后，根据在所述接收步骤中接收到的所述移动方向使所述第二关节动作；以及转移步骤，根据对所述操作部件进行的操作的物理量的大小的变化，从所述旋转步骤转移到所述弯曲步骤。
[0016]根据本发明的第一方式，当由操作者对操作部件进行操作时，在接收步骤中，接收与该操作对应的移动方向，在旋转步骤中，通过第一关节动作而使第二关节的摆动方向与移动方向对准，接着在弯曲步骤中，通过第二关节的动作而使前端执行器向移动方向移动。由此，不论输入的移动方向是哪个方向，都能够使前端执行器向移动方向移动。
[0017]在这种情况下，在转移步骤中，根据对操作部件进行的操作的物理量的大小的变化，动作的关节从第一关节切换到第二关节。即，操作者对操作部件施加与前端执行器的移动方向对应的操作，然后通过仅变更该操作的物理量(例如，时间、距离、压力)的简单的操作，就能够直观地使前端执行器在所期望的方向上移动。并且，由于操作输入装置只要能够输入至少前端执行器的移动方向即可，因此能够采用简单的结构，能够实现小型化。
[0018]在上述第一方式中，也可以是，所述接收步骤接收与所述操作部件被操作的二维的位置或方向对应的所述移动方向，所述转移步骤根据所述操作在同一位置或同一方向的所述物理量的变化，从所述旋转步骤转移到所述弯曲步骤。
[0019]这样，操作者仅通过对操作部件的同一位置进行操作或向同一方向对操作部件进行操作，就能使第一关节和第二关节依次动作。即，手术人员能够几乎不移动配置在操作部件上的手而使前端执行器移动。
[0020]在上述第一方式中，所述物理量可以是所述操作部件被操作的时间或者所述操作部件的移动量。
[0021]这样，操作者通过在对操作部件施加一次操作后仍持续进行操作或变更操作部件的移动量，依次使第一关节和第二关节动作。由此，能够进一步减少移动前端执行器所需的手术人员的手的移动。
[0022]在上述第一方式中，也可以是，所述机械手系统的控制方法包含对所述第二关节能够摆动的方向是否与所述移动方向一致进行判断的弯曲方向判断步骤，在所述弯曲方向判断步骤中判断为所述第二关节能够摆动的方向与所述移动方向一致的情况下，所述转移步骤转移到所述弯曲步骤。
[0023]这样，能够准确地使前端执行器在所输入的移动方向上移动。
[0024]本发明的第二方式是一种机械手系统的控制方法，其中，所述机械手系统具有:机械手，其从前端侧依次具有前端执行器和关节部；以及操作输入装置，其能够输入所述前端执行器的移动方向，所述关节部具有:第一关节，其能够绕沿着所述前端执行器和所述关节部的排列方向的第一轴摆动；以及第二关节，其位于比该第一关节靠前端侧的位置，能够绕与所述第一轴垂直的第二轴摆动，所述操作输入装置具有能够由操作者进行操作的操作部件，通过对该操作部件进行操作来输入所述移动方向，该机械手系统的控制方法包含如下步骤:接收步骤，从所述操作输入装置接收所述移动方向；旋转步骤，根据在该接收步骤中接收到的所述移动方向使所述第一关节动作;弯曲步骤，在该旋转步骤之后，根据在所述接收步骤中接收到的所述移动方向使所述第二关节动作;弯曲方向判断步骤，在所述旋转步骤期间，对所述第二关节能够摆动的方向是否与所述移动方向一致进行判断；以及转移步骤，在该弯曲方向判断步骤中判断为所述第二关节能够摆动的方向与所述移动方向一致的情况下，从所述旋转步骤转移到所述弯曲步骤。
[0025]根据本发明的第二方式，当在旋转步骤中第一关节开始动作时，在弯曲方向判断步骤中对第二关节的摆动方向是否与移动方向一致进行判断，在第二关节的摆动方向与移动方向一致时，通过转移步骤转移到弯曲步骤。由此，不论所输入的移动方向是哪个方向，都能够使前端执行器向移动方向移动。
[0026]在这种情况下，操作者通过仅对操作部件持续施加与前端执行器的移动方向对应的操作的简单的操作，就能够直观地使前端执行器在所期望的方向上移动。并且，由于操作输入装置只要能够输入至少前端执行器的移动方向即可，因此能够采用简单的结构，能够实现小型化。
[0027]在上述第一方式和第二方式中，所述机械手系统的控制方法可以包含使所述第二关节向规定的初始位置复位的复位步骤。
[0028]这样，能够使第二关节复位到规定的初始位置，例如前端执行器、第一关节以及第二关节配置在一条直线上的位置。
[0029]在上述第一方式和第二方式中，所述复位步骤可以包含复位指令接收步骤，该复位指令接收步骤接收指示所述第二关节向所述初始位置复位的复位指令。
[0030]这样，操作者通过输入复位指令能够在任意的时机使第二关节复位到规定的初始位置。
[0031]在上述第一方式和第二方式中，也可以是，所述旋转步骤中的所述第一关节的动作速度比所述弯曲步骤中的所述第二关节的动作速度大。
[0032]这样，迅速地进行第二关节的方向对准，缓慢地进行之后的第二关节的弯曲动作。由此，在利用基于第二关节的弯曲动作的前端执行器的移动进行切开等处置的情况下，能够提高使用便利性。
[0033]本发明的第三方式是一种机械手系统，该机械手系统具有:机械手，其从前端侧依次具有前端执行器和关节部，所述关节部具有第一关节和第二关节，其中，所述第一关节能够绕沿着所述前端执行器和所述关节部的排列方向的第一轴摆动，所述第二关节位于比该第一关节靠前端侧的位置